Поиск по сайту
Начало >> Книги >> ГОСТ >> Методы определения потерь и коэффициента полезного действия электрических машин - ГОСТ 25941-83

Методы определения потерь и КПД - Методы определения потерь и коэффициента полезного действия электрических машин - ГОСТ 25941-83

Оглавление
Методы определения потерь и коэффициента полезного действия электрических машин - ГОСТ 25941-83
Учитываемые потери
Методы определения потерь и КПД
Измерение потерь методом самоторможения
Измерение потерь калориметрическим методом
Вычисление КПД при косвенном определении
Предпочтительные методы определения потерь и КПД

 

3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ И КПД

3.1. Классификация методов определения потерь и КПД
По технике выполнения испытания делятся на три группы:
- измерение мощности, подводимой к машине и отдаваемой ею.
Как правило, оно включает в себя измерение механической мощности на валу машины, подводимой к машине или отдаваемой ею;
- измерение подводимой и отдаваемой мощности двух машин, объединенных механически, например, двух одинаковых машин или испытуемой машины с тарированной машиной. Этим устраняется измерение механической мощности, подводимой к машине или отдаваемой ею;
- измерение действующих потерь в машине при определенном режиме ее работы. Измеряемые потери могут не обязательно быть полными, но содержать определенные отдельные потери; однако метод может быть применен для определения как полных, так и отдельных потерь.
Испытания первой группы проводятся для непосредственного определения КПД; испытания второй группы в зависимости от применяемого метода могут проводиться как для непосредственного, так и для косвенного определения КПД; испытания третьей группы проводятся только для косвенного определения КПД. Они могут быть выполнены:
- с определением отдельных составляющих потерь для их последующего суммирования;
- с определением одновременно всей суммы потерь.
Если нет иных указаний, то косвенное определение КПД обязательно для машин с гарантированным значением КПД 85 % и выше; косвенное определение может быть применено и для машин с гарантированным значением КПД менее 85 %.
3.2. Методы непосредственного определения КПД.
Испытание для определения КПД непосредственными методами должно проводиться при температуре машины, по возможности более близкой к той, которая достигается в конце периода работы, установленного номинальным режимом. Не следует вводить никаких поправок на изменение сопротивления обмоток от нагревания.
3.2.1. Метод измерения механической мощности — метод непосредственного определения КПД, при котором механическая мощность на валу машины, отдаваемая в случае двигателя или подводимая в случае генератора, определяется как произведение измеренного вращающего момента на угловую частоту вращения, а электрическая мощность, подводимая в случае двигателя или отдаваемая в случае генератора, измеряется электроизмерительными приборами. Измерение вращающего момента проводится при помощи динамометра, а в случае испытания двигателя — также тормоза, электромагнитного, механического или гидравлического.
3.2.2. Метод измерения электрической мощности — метод непосредственного определения КПД, при котором две одинаковые машины механически соединяются друг с другом и одна работает в режиме двигателя от соответствующего источника, а другая — в режиме генератора на реостат или на сеть. Полные потери в двух машинах определяются как разность между электрической мощностью, подводимой к первой машине, и электрической мощностью, отдаваемой второй, машиной.
Температура, при которой проводится испытание, должна быть как можно более близкой к рабочей температуре; никакие другие поправки не должны делаться. Потери в обеих машинах покрываются сетью, к которой присоединены обе машины.
Частота вращения синхронных машин и машин постоянного тока устанавливается равной номинальному значению.
Среднее значение токов якоря машин постоянного тока устанавливается равным номинальному току, среднее напряжение на двух якорях должно быть выше или ниже номинального на падение напряжения в цепи якоря в зависимости от того, как предполагается использовать обе машины — соответственно в качестве генератора или двигателя.
Две асинхронные машины должны быть механически соединены устройством, регулирующим частоту вращения, как, например, редуктор, чтобы обеспечить правильную передачу мощности. Передаваемая мощность зависит от разности частот вращения. Для подведения электрической мощности, покрывающей потери в обеих машинах, и намагничивающей реактивной мощности необходимо подключение к электрической системе.
Когда две синхронные машины соединены электрически и механически, то механическое соединение должно быть сделано с правильным соотношением углов нагрузки. Передаваемая мощность зависит от суммы абсолютных значений углов нагрузки обеих машин.

(Измененная редакция, Изм. № 2)

3.2.3. Метод тарированной вспомогательной машины — метод непосредственного определения КПД, при котором испытуемая машина механически соединяется с тарированной машиной, генератором в случае испытания двигателя и двигателем в случае испытания генератора. В случае испытания двигателя КПД определяется как отношение суммы мощности, отдаваемой тарированной машиной, и потерь в ней, к мощности, подводимой к испытуемой машине; в случае испытания генератора КПД определяется как отношение мощности, отдаваемой испытуемой машиной, к разности между мощностью, подводимой к тарированной машине, и потерями в ней.
3.2.4. КПД, %, при непосредственных методах его определения, вычисляют по формуле
,                                                                        (1)
где Р1 и Р2 — подводимая и отдаваемая мощности, Вт или кВт.
3.3. Методы косвенного определения КПД
3.3.1. Метод взаимной нагрузки — метод косвенного определения КПД, при котором две одинаковые машины соединяются механически и электрически так, что одна из них работает в режиме двигателя и передает всю развиваемую ею механическую мощность второй машине, работающей в режиме генератора и возвращающей всю генерируемую ею электрическую мощность первой машине.
3.3.2. Метод динамометра или тарированного двигателя — метод косвенного определения КПД, при котором испытуемая машина приводится во вращение при помощи динамометра или тарированного двигателя с номинальной частотой вращения и нагружается суммой механических потерь и потерь в стали и добавочных потерь холостого хода или суммой механических потерь и потерь короткого замыкания (только для синхронных машин). При применении динамометра искомые потери определяются произведением вращающего момента на частоту вращения. При применении тарированного двигателя искомые потери определяются как разность между мощностью, подводимой к тарированному двигателю, и потерями в нем. В случае необходимости отделения механических потерь от измеряемой суммы проводится измерение подводимой мощности при невозбужденной испытуемой машине: в случае необходимости отделения потерь на трение щеток этот же опыт повторяется при полностью поднятых щетках. В случае необходимости получения зависимости потерь в стали и добавочных потерь холостого хода от напряжения или потерь короткого замыкания от его тока, такая зависимость определяется при понижении тока возбуждения от наибольшего допустимого значения до нулевого. Для машин, охлаждаемых газом при различном давлении, полные вентиляционные потери могут быть отделены от потерь на трение посредством испытания при различных плотностях охлаждающего газа. Возбуждение испытуемой машины рекомендуется производить от независимого источника, чтобы не осложнять опыт необходимостью учета потерь на возбуждение. Для асинхронных машин этим методом могут быть определены только механические потери.
3.3.3. Метод ненагруженного двигателя — метод косвенного определения КПД, при котором испытуемая машина работает в режиме ненагруженного двигателя при питании от источника соответствующего напряжения (и частоты в случае машины переменного тока). Искомая сумма механических потерь, потерь в стали и добавочных потерь холостого хода определяется как разность между мощностью, подводимой к испытуемой машине, и основными потерями в цепях ее рабочих обмоток при температуре опыта, а также потерь в переходных контактах щеток, если последние входят в рабочую цепь машины. В случае необходимости отделения механических потерь опыт проводится при понижении напряжения источника питания от наибольшего допустимого значения до наименьшего, при котором еще возможно устойчивое вращение испытуемой машины с данной частотой. Экстраполяция нижней прямолинейной части зависимости измеренных таким образом потерь от квадрата приложенного напряжения отсекает на оси ординат механические потери.
Измерение мощности при испытании асинхронных двигателей рекомендуется проводить ваттметрами, предназначенными для измерения при низких значениях коэффициента мощности.
В случае синхронной испытуемой машины возбуждение должно быть от независимого источника. Ток возбуждения надлежит регулировать так, чтобы ток в цепи якоря был минимальным. Если при сильно пониженном напряжении питания наблюдается отклонение определяемой зависимости от прямолинейной, дальнейшая часть этой зависимости во внимание не принимается.
При испытании крупных машин переменного тока с большими моментами инерции вращающейся части допускается заменять измерение подводимой мощности измерением энергии, израсходованной за определенный промежуток времени и измеряемой счетчиками энергии. При этом предпочтительным является определение продолжительности заданного числа оборотов счетчика.
Для машин переменного тока, питаемых от преобразователя, сумма механических потерь, потерь в стали, добавочных потерь холостого хода и дополнительных потерь определяется аналогично вышесказанному. При этом основные потери рассчитываются по току холостого хода, равному среднеквадратическому значению тока при напряжении, первая гармоническая которого равна номинальному напряжению, а R1 — сопротивление постоянному току обмотки статора. Для определения дополнительных потерь холостого хода проводят дополнительно опыт ненагруженного двигателя при питании испытуемой машины от источника синусоидального напряжения. При этом величина синусоидального напряжения должна быть равна первой гармонической напряжения при питании от преобразователя в предыдущем опыте. Дополнительные потери холостого хода определяются как разность между мощностью, подводимой к испытуемой машине при питании от преобразователя, и мощностью, подводимой к машине при питании синусоидальным напряжением. При этом механические потери, потери в стали и добавочные потери холостого хода в обоих случаях принимаются равными по величине.

(Измененная редакция, Изм. № 2)

3.3.4. Метод самоторможения — метод косвенного определения КПД, при котором испытуемая машина подвергается свободному выбегу и затормаживается потерями в ней или какой-либо нагрузкой, поддающейся достаточно точному измерению. Потери определяются отрицательным ускорением самоторможения в момент прохождения частоты вращения через номинальное значение.
3.3.5. Калориметрический метод — метод косвенного определения КПД, при котором потери в испытуемой машине определяются по количеству тепла, выделяемого ими в объеме машины. Потери вычисляются как произведение расхода охлаждающей среды на ее теплоемкость и на превышение ее температуры с учетом тепла, рассеиваемого в окружающую среду, или измеряются тарированием.
Примечание к пп. 3.3.4 и 3.3.5. Метод самоторможения и калориметрический метод, как более сложные и имеющие ограниченную область применения, рассматриваются ниже более подробно.

3.3.6. КПД, %, при косвенных методах его определения вычисляют по формулам:
- для генераторов
,                                                           (2)
- для двигателей
,                                                               (3)
где Р1 — подводимая мощность (с учетом потерь на возбуждение для электродвигателей с независимым возбуждением), кВт;
Р2 — отдаваемая мощность, кВт;
SР — сумма потерь в машине при данной нагрузке, кВт.
При определении потерь методом взаимной нагрузки сумма потерь определяется по формуле
.                                                               (4)

(Измененная редакция, Изм. № 1)



 
« Методы определения механических показателей изоляции и оболочки кабелей, проводов, шнуров - ГОСТ 25018-81   Методы определения стойкости изоляции и оболочек из поливинилхлоридного пластиката к растрескиванию и деформации - ГОСТ 22220-76 »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.